投稿類別 : 工程技術類 篇名 : 作者 : 李子輝 國立臺南高級海事水產職業學校 電子科二年級甲班杜品賢 國立臺南高級海事水產職業學校 電子科二年級甲班黃柏翰 國立臺南高級海事水產職業學校 電子科二年級甲班 指導老師 : 林福璋老師高瑞成老師李昌杰老師
壹 前言 一 研究動機 在這個科技日新月異的時代, 各類 3C 產品儼然已經成為生活的必需品, 根 據資策會 (FIND) 統計, 台灣 12 歲以上使用智慧型手機或平板電腦的使用者已達 到 1604 萬人, 約每四人就有三人為智慧型行動裝置使用者 ( 註一 ) 台灣智慧型手機使用者的使用目的大致上可分為 傳訊 與 娛樂遊戲 兩部分, 其中又以娛樂遊戲最為常見, 但手機並不像家用電腦擁有風扇散熱, 只要遊玩大型遊戲就容易造成手機過熱, 而手機過熱有可能導致電池故障 主機板燒毀等風險, 甚至還有發生過電池爆炸的個案 二 研究目的 本研究將以防止手機過熱為目的, 利用自製智能風扇, 若感應到手機溫度超 過 40, 感應器內的風扇就會自動啟動, 以達到幫助手機降溫的效果 三 研究方法 ( 一 ) 研究方法 1. 我們先討論所要主題 2. 分配工作找尋各自的資料, 並統整再一起 3. 找尋材料與製作作品 4. 檢查是否有錯誤 5. 製作並完成小論文 ( 二 ) 研究流程圖 討論主題找尋資料討論內容 找出錯誤 並糾正 製作物品 材料原理 分析 完成 1
四 論文大綱 1. 零件介紹 2. 作品介紹 3. 結論 4. 引註資料 貳 正文 一 零件介紹 ( 一 ) LM35 LM35 是由 National Semiconductor 所生產的溫度感測器, 其輸出電壓與攝氏溫標呈線性關係, 轉換公式 ( Vo(T) = 10mV/ C * T C ),0 度 C 時輸出為 0V, 每升高 1 度 C, 輸出電壓增加 10mV LM35 有多種不同封裝型式, 本次實驗使用包裝如圖一 在常溫下,LM35 不需要額外的校準處理即可達到 + - 1/4 度 C 的準確率 單電源模式在 25 度 C 下靜默電流約 50mA, 非常省電 ( 註二 ) 圖一 : LM35 包裝腳位圖 ( 二 ) OPA 比較電路 在 OPA 放大器當成比較器 ( 如圖二 ) 時, 當正輸入端 < 負輸入端時, 輸 出為正的外加電壓 當負輸入端>正輸入端時, 輸出為負的外加電壓 2
圖二 : OPA 比較器 ( 三 ) 達靈頓電路 達靈頓電路是由兩顆電晶體所組成 ( 如圖三 ), 擁有高輸入阻抗與低輸出 阻抗, 因為電壓增益 (Av) 約為 1, 所以使電流增益 (Ai) 為 (Av*Ri/Ro) 可使電流增益 到很大很大, 則輸出電流約輸入電流的 β*β 倍 圖三 : 達靈頓電晶體電路 ( 四 ) MAX 1496 MAX1496, 為 28 PIN 的 IC( 如圖四 ), 内置發光二極管 (LED) 驅動器, 工 作在 2.7V 至 5.25V 單電源 ( 註三 ) 3
圖四 :MAX 1496 二 作品 ( 一 ) 電路方塊圖 溫度 IC LM35 OPA 比較電路 溫度 >40 C 達靈頓放大電流 電流放大 顯示 觸動電扇 MAX 1496 溫度 C 共陰極 三連體 7 段顯示器 電扇 4
二 作品介紹 ( 一 ) 研究方法 我們先將 LM 35 的輸出電壓為每一度增加 10mV( 圖四 ) 接至 OPA 比較器 ( 如圖五 ), 並接至 MAX 1496( 如圖六 ) 將電壓輸出顯示在 3 連體共陰極 7 段顯示器上顯示測得溫度為多少 調整 OPA 比較電路的外加電壓設定為 0.4V 等於溫度 40 ( 如圖七 ), 讓外加電壓與感測電壓做比較, 若感測電壓有超過外加電壓時則輸出電壓 5V 電流約 0.0025A, 因輸出電流太小無法使電風扇的馬達轉動, 所以我們使用達靈頓電晶體放大輸出電流來觸動電風扇的馬達轉動達到可以散熱的效果, 完成作品 ( 如圖八 ) 表一 LM 35 的輸出電壓為每一度增加 10mV 圖五 : ( 自行拍攝 ) 將 LM35 的輸出端接至 OPA 比較 器 圖六 : ( 自行拍攝 ) 5
MAX 1496 圖七 : ( 自行拍攝 ) 調整 OPA 比較電路的外加電壓設 定為 0.4V 等於溫度 40 圖八 : ( 自行拍攝 ) 完成作品 圖九 : ( 自行拍攝 ) 6
參 結論 一 結論 在確定主題時有先想好一個方向, 但製作過程中卻遇到許多瓶頸, 例如材料的取得與電路板的製作 ( 一 ) 首先是材料的部分, 裡面大多數材料都頗常見, 但其中 MAX1496 較為 稀少, 且我們在製作過程還意外燒毀一顆 ( 二 ) 再來是電路板的製作, 我們預先在麵包板上插好電路, 再將電路銲接到 電路板上, 但電路板製作完成後卻沒有辦法使用, 於是我們使用三用電 表檢查各接點, 最後發現是 LM35 接錯線路, 糾正後就能正常使用了 ( 三 ) 而我們也認為如果把本實驗的成品改成使用行動電源供電, 那就變成了 行動式的散熱風扇, 當然這個實驗可以運用的地方不只手機, 許多會升 溫的 3C 產品也都可以使用, 例如 : 平板 手機充電器等 二 未來展望 1 能縮小整體電路體積 2 增加風扇轉速 3 改用行動電源供電 肆 引註資料 徐慶堂 黃天祥 (2010) 電子學二 台北縣 : 台科大圖書股份有限公司 限公司 楊明豐 王儒彬 (2014) 電子學實習二 ( 乙版 ) 台北市 : 旗立資訊股份有 註一 :ithome 新聞 資策會調查 : 國內行動裝置用戶已超過 1600 萬 2016 年 1 月 3 號, 取自 http://www.ithome.com.tw/news/9747 註二 : Arduino LM35 溫度感測器 2016 年 3 月 13 號, 取自 http://alex9ufoexploer.blogspot.tw/2013/04/arduino-lm35.html 7
註三 :MAX 1496 介紹 2016 年 3 月 19 號, 取自 https://www.maximintegrated.com/cn/products/analog/data-converters/analog-todigital-converters/max1496.html 圖一 : LM35 包裝腳位圖 2016 年 3 月 13 號, 取自 https://www.google.com.tw/search?q=lm35&source=lnms&tbm=isch&sa=x&ve d=0ahukewjlieeq1r3lahvimkykhbv7bz4q_auibygb&biw=1456&bih=77 7#imgrc=G7eZE-XOkhv0cM%3A 圖二 : OPA 比較器 2016 年 3 月 13 號, 取自 https://www.google.com.tw/search?q=opa+%e6%af%94%e8%bc%83%e5%9 9%A8&safe=strict&biw=1366&bih=643&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved= 0ahUKEwj_lb_M8L3LAhVKJ5QKHSNKCJgQ_AUIBigB#imgrc=OEIyY0gtrO_ v4m%3 圖三 : 達靈頓電晶體電路 2016 年 3 月 13 號, 取自 https://www.google.com.tw/search?safe=strict&biw=1366&bih=643&tbm=isch& sa=1&q=%e9%81%94%e9%9d%88%e9%a0%93&oq=%e9%81%94%e9%9d %88%E9%A0%93&gs_l=img.1.0.0l3j0i24l7.46032.54486.0.56197.16.14.2.0.0.0. 81.821.14.14.0...0...1c.1j4.64.img..0.10.532.q6Qdg1ME93M#imgrc=YuzYlBxrn qs5um%3a 圖四 :MAX 1496 腳位圖 2016 年 3 月 19 號, 取自 https://www.google.com.tw/search?q=max+1496+%e5%8a%9f%e8%83%bd %E4%BB%8B%E7%B4%B9&safe=strict&biw=1366&bih=643&source=lnms&t bm=isch&sa=x&ved=0ahukewiwhosz2mvlahwfi5qkhx-3aqsq_auibyg C#imgrc=fc_Vofp153i0YM%3A 8